07 Priestorova akustika [Compatibility Mode]

Wallace Sabine 

� Wallace Clement Sabine (1868-1919) 

�� Profesor matematiky a prírodnej filozofie na 

Harvarde 

� Zakladateľ priestorovej akustiky 

�� Collected Papers (1922)

Fogg Art Museum 

Pierce, s. 151 

�� Postavené v r. 1895, veľmi zlá akustika v posluchárni 

� Harvard požiadal Sabina o príležitosť 

� Zistil, že príčinou zlej akustiky bol extrémny dozvuk a odstránil 

� Zistil, že príčinou zlej akustiky bol extrémny dozvuk a odstránil 

ho pomocou plstených prikrývok na stenách

Symphony Hall, Boston 


�� Prvý veľký úspech priestorovej akustiky ako vedy bol Sabinov 

návrh Symphony Hall v Bostone 

�� Postavená 1900 

� Dodnes považovaná za akusticky vynikajúcu sálu

Dozvuk 

�Dozvuk Dozvuk je kľúčovým pojmom, ktorý 

Sabine zadefinoval 

�Dodnes sa považuje za základnú 

charakteristiku akustických vlastností 

miestnosti 

�Definoval �Definoval ho ako čas, za ktorý 

prestaneme počuť zvuk v miestnosti

dozvuk (s) 

Návrh ideálnych dozvukov 

Syrový, s. 386 objem (m 3 ) 

� Ktoré základné 

parametre je 

potrebné brať do 

úvahy? 

�� Reč alebo hudba 

vyžadujú dlhší 

dozvuk? 

�� Hodí sa organová 

hudba do katedrály? 

�� Kam by ste 

umiestnili sakrálnu 

vokálnu hudbu? 

�� A kam nahrávacie 

štúdio?

Exaktnejšia formulácia dozvuku 

� Neskôr lepšie meracie prístroje (Sabine používal iba svoje uši, 

stopky a organovú píšťalu) umožnili presnejšie merania 

� Dnes sa dozvuk definuje ako doba, za ktorú klesne hladina 

zvuku o 60dB. 

Hall, s. 326 

Šum na pozadí spôsobuje, že nedochádza 

k k poklesu 60dB 

Nerovnomerné 

šírenie zvuku 

Niektoré oblasti 

zanikajú zanikajú skôr

Negatívny príklad

Philharmonic Hall (Lincoln Center, NYC) 

� Nie každý vedecky motivovaný 

prístup k návrhu miestností 

dopadol skvele 

�� Leo Beranek, autor návrhu, sa 

značne opieral o vedecké 

výpočty. 


� Vo svojej knihe vydanou 2 mesiace pre otvorením, s pýchou píše: 

„Vrcholom tejto knihy je opísanie starostlivého plánovania Philharmonic 

Hall v Lincolnovom Centre. Šťastenu konečne vystriedala podrobná 

analýza a náročná aplikácia akustických princípov, ktoré sú síce nové, no 

s pevnými základmi.“ (Music, Acoustics, and Architectural Design, 1962) 

� Leo Beranek sa síce opieral o akustické výpočty, no vynechal so 

svojho postupu veľmi dôležitý krok: 

� Chýbalo experimentálne overenie na modeli akustického priestoru.

Ako to dopadlo? 

� Ako iste tušíte, dopadlo to katastrofou 

� Základné nedostatky (detailne ich neskôr 

popísal Manfred Schroeder) boli: 

� Ozvena na mnohých miestach 

�� Hráči nepočuli ani seba, ani svojich spoluhráčov 

� Veľmi krátky dozvuk 

� Zvuk sa šíril v miestnosti veľmi nerovnomerne 

�� Najhoršie: nízke frekvencie boli skoro úplne 

potlačené – čelá a kontrabasy nebolo skoro vôbec 

počuť


Problém nízkych frekvencií 

�� A tiež pri nízkej intenzite 

odrazeného zvuku v nízkych 

frekvenciách (všimnite si 

otáčajúce panely na strope – 

príliš malé pre nízke frekvencie.) 

� Problém bol, v nízkej 

intenzite hlbokých tónov pri 

priamom akustickom signále 

Pierce, s. 158

Problém nízkych frekvencií (pokračovanie) 

� Nebolo to až tak zrejmé z 

meraní akustickej energie za 

prvú sekundu. 

�� Dôvodom potlačenia 

priameho zvuku pri nízkych 

frekvenciách boli sedadlá a 

ich sklon 

�� Dôvodom potlačenia pri 

zvuku odrazenom od stropu 

bola malá veľkosť panelov. 

� Prečo sa to neprejavilo na energii za prvú sekundu? 


� Hlboké frekvencie sa za prvú sekundu síce stihli niekoľko krát odraziť v 

miestnosti a dopadnúť na merané miesto, no to bolo už príliš neskoro a 

neboli vnímané ako súčasť zahratého tónu ale iba ako šum.

Dohra 

� Bolo niekoľko pokusov vylepšiť akustiku Philharmonic Hall: 

�� Pevne sa uzavrelo pódium, aby hráči mohli počuť sami seba 

� Rozptyľujúce telesá sa umiestnili na steny, aby umožnili lepšiu difúziu 

�� Predné časti balkónov sa obložili dlaždicami a zadné steny absorpčným 

materiálom, čo zabránilo vzniku ozvien 

� Avšak toto ešte znížilo dozvuk na 1.85 s. Pierce, s. 159 

� Nakoniec sa rozhodli 

miestnosť prestavať 

� Autorom prestavby bol 

známy akustik Cyril 

Harris. 

� Dnes sa táto miestnosť 

volá Avery Fischer Hall.

Základné problémy priest. akustiky 

� Jednoducho povedané, priestorová akustika skúma 

akustickú kvalitu priestorov 

� Dva základné problémové okruhy: 

� 1. Aké sú naše akustické preferencie 

�� Čo preferujú poslucháči 

� Ako na tieto preferencie vplýva typ hudby (či reči) 

�� Čo preferujú hráči 

� 2. Ako je možné naše preferencie dosiahnuť 

�� Je možné skĺbiť požiadavky hráčov aj poslucháčov? 

� Čo určuje dozvuk? 

�� Ako eliminovať nežiaduce javy?

Sabinov vzorec na výpočet dozvuku 

� Jednou z našich základných preferencií je vhodný dozvuk. 

�� Dodnes je však nevyriešeným problém, ako určiť dozvuk iba pomocou 

výpočtov, bez reálnych meraní v danom priestore. 

� Sabine navrhol tento vzorec, ktorý sa dlho používal: 

T 

13, 

8L 

= 

va 

� Pritom v je rýchlosť zvuku, a je koeficient absorpcie a L je stredná priama 

vzdialenosť. 

� Na odhad strednej vzdialenosti sa používal vzťah: 

�� Pritom V je objem miestnosti a S vnútorná plocha. 

� To umožňuje prepísať Sabinov vzorec na: 

V 

T = 0 , 16 

S 

� Pritom Se je efektívna absorpčná plocha a možno ju vypočítať pomocou 

vzťahu: 

S e 

= α1S1 

+ α2S2 

+ α3S3 

+ L 

e 

L 

= 

4 V 

S

Absorpčné koeficienty 

Hall, s. 331

Vylepšenia výpočtov 

� Sabinov vzorec je iba približný a nepresný 

�� Carl Eyring na začiatku 30. rokov navrhol vylepšený vzorec: 

� V 70. rokoch sa začali 

využívať počítače na 

modelovanie a odhad 

dozvuku. 

�� Porovnanie Sabinovho a 

Eyringovho výpočtu a 

počítačového modelu 

(Schroeder): 

� Vidíme, že najvyššiu 

hodnotu má Sabine, 

najnižšiu Schroeder. 

T = −13, 

8 ( L / v) 

ln( 1− 

a) 

Pierce, s. 161

Príklady dozvukov dozvukov dozvukov dozvukov 

Syrový, s. 389-390

Dozvuk vs. ozvena 

� Kým vhodná dĺžka dozvuku je žiadanou vlastnosťou 

akustického priestoru, ozvena sa považuje za negatívum. 

� Ako sa líši ozvena od dozvuku? 

intenzita 

ak. impulz 

priamy 

signál 

ozveny 

dozvuk 

intenzita 

� Ak jeden (prípadne niekoľko) z odrazených signálov je v čase 

dostatočne izolovaný, aby ho naše vnímanie rozlíšilo ako 

samostatný impulz, vzniká ozvena.

Vlastné frekvencie miestnosti 

� Ďalším nepriaznivým faktorom môžu byť vlastné frekvencie miestnosti. 

�� Ak vzdialenosť, ktorú prekoná odrazená zvuková vlna s istou frekvenciou, 

zodpovedá jej vlnovej dĺžke, daná frekvencia bude v miestnosti zosilnená. 

� Takáto frekvencia sa nazýva vlastná frekvencia miestnosti. 

� Miestnosti tvaru kvádra o rozmeroch A, B a C má vlastné frekvencie dané 

nasledovným vzorcom: 

c 

= 

2 

�� Koeficienty n nA, A, n B a n C sú 

ľubovoľné celé čísla. Najnižšie 

vlastné frekvencie vznikajú ak 

jeden z koeficientov je 1 a ostatné 

sú 0. 

� Najproblematickejšie sú nízke 

vlastné frekvencie a tie sa snažíme 

eliminovať. 

f 

2 

2 

⎛ n nA 

⎞ ⎛ n nB 

⎞ ⎛ n nC 

⎞ 

⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ 

⎝ A ⎠ ⎝ B ⎠ ⎝ C ⎠ 

2 

Eargle, s. 206

Schroeder, Gottlob, Siebrasse 

� Schroeder so spolupracovníkmi prišli s ďalšími myšlienkami: 

akustické vlastnosti priestoru neovplyvňuje dozvuk 

� Na svoje experimenty využili „dokonalý stereo systém“ 

�� Použili nahrávku Jupiterskej symfónie nahratú v akusticky v 

bezdozvukovej miestnosti (BBC Radio Orchestra) 

� Tú potom prehrali v 20 slávnych európskych sálach, čím simulovali 

úplne rovnakú interpretáciu 

� Túto interpretáciu nasnímali pomocou „umelej hlavy“ a následne 

prehrávali v bezdozvukovej miestnosti pokusným subjektom 

� Takto dosiahli objektívne porovnateľné realizácie 

� Schroeder spomína: 

� Nikdy nezabudnem na okamih, keď - pohodlne usadený v našej 

bezdozvukovej miestnosti v Goetingene – som jednoduchým prepnutím 

gombíka prechádzal z viedenskej Musikvereinsal to Berlínskej 

Filharmónie. Akustické rozdiely týchto miestností, o ktorých sa verí, „že 

existujú,“ boli neopísateľne reálne.


Umelá hlava 



Gottlob a Siebrasse s umelou hlavou

Výsledky Schroedera a spol. 

�Poslucháči Poslucháči preferujú dlhé dozvuky, no 

pod 2,2 s 

�Poslucháči preferujú, aby obidve uši 

vnímali rozdielne signály (čím viac sa 

signály podobajú, tým menej sa páčia) 

�Úzke sály sú preferované (pravdepodobne 

preto, lebo vedú k rozdielnym vnemom 

sprava a zľava)

�Vhodný Vhodný dozvuk 

�Spokojnosť hráča 

�Jasnosť �Jasnosť zvuku 

�Bez �Bez šumu 

�Bez �Bez ozveny 

Čo preferujeme? 

�Rovnomerné šírenie priestorom 

� no rôzny vnem zľava a sprava, pričom zľava a 

sprava má prichádzať signál skôr ako zhora

07 Priestorova akustika [Compatibility Mode]

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?